电子荷质比的测量总结.ppt

考 前 准 备 总成绩：平时成绩（70%）+考试成绩（30%） 用具：教材，中性笔,铅笔，橡皮，格尺，计算器，坐标纸 考试时间：2小时，报告当堂上交。 考试内容：预习，操作，数据处理及问答题 深圳大学物理实验教学中心 历史回眸 1897年J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量了阴极射线粒子的荷质比，它比电解中的单价氢离子的荷质比约大2000倍，从而发现了比氢原子更小的组成原子的物质单元，定名为电子。精确测量电子荷质比的值为11011库仑/千克，根据测定电子的电荷，可确定电子的质量。 荷质比（e/m）：带电体的电荷量和质量的比值，叫做荷质比， 又称“比荷”，电子的基本常数之一。 J·J·汤姆逊于1906年获诺贝尔奖。 一 实验目的 一、了解和掌握利用磁控条件测量电子荷质比 的原理及方法。 二、利用纵向磁场聚焦法测定电子荷质比e/m， 运动的电子在磁场中要受到洛仑兹力的作用: 二 实验原理/2.1电子束在磁场中的偏转 洛仑兹力的方向始终与电子运动的方向垂直，对电子不作功，但会改变电子的运动方向。为简单起见，设磁场是均匀的，磁感应强度为B，电子的速度v与磁场B垂直，电子在洛仑兹力的作用下作圆周运动，洛仑兹力就是向心力： 电子回旋半径为： 电子回旋周期为： 结论：电子的回旋周期和磁感应强度大小、荷质比有关，和速度无关 二 实验原理/2.2荷质比的测量 当电子速度v与磁场B有一定夹角进入磁场后，将作螺旋运动 回旋半径为： 回旋周期： 螺距为： 加速电压VA2较大，有几千伏，所以 相对来说很小， 所以在B一定的时，各电子的回旋半径不一样，但是它们的螺距和回旋周期也相等，也就是说经过一个周期后，同时从电子枪发射出来但是运动方向不同的电子，又交汇在同一点，这就是磁聚焦 h是B和VA2的函数，调节B和VA2，可以使电子束在磁场方向上的任意位置聚焦。当螺距h刚好等于示波管的第二阳极到荧光屏之间的距离d时，可以看到电子束在荧光屏上聚成一小亮点(电子束已聚焦)，当B值增加到2~6倍时，会使h=1/2d、h=1/3d、h=1/4d、h=1/5d或h=1/6d，相应地可在荧光屏上看到第二次聚焦、第三次聚焦、第四次聚焦、第五次聚焦、第六次聚焦。当h不等于这些值时, 只能看到圆圈的光斑，电子束不会聚焦。由螺距表达式可得： （19-7） 测量公式 螺距 测量公式 其中： μ0：真空磁导率，n0：励磁线圈匝密度，N：励磁线圈总匝数，I为励磁电流， D为励磁线圈平均直径，L为励磁线圈长度 （1） （2）励磁线圈长度（不包括前后挡板厚度）L=215mm。 （3）h=d=180mm。 （4）励磁线圈骨架外直径：D =96mm。 (5)总匝数 标在线圈上 四、 实验内容 五 使用注意事项 1．本实验仪内示波管电源电路存在高压，励磁电路存在直流大电流，在安装示波管和实验接线时应在关闭实验仪电源情况下进行。在实验仪通电后，切勿触及示波管座、亥姆霍兹线圈的金属部分，以免电击危险。 2 、在作磁聚焦及电子荷质比e/m的测定实验时，时间不宜太长，控制在3分钟内，应避免长时间施加励磁电流，当励磁电流较大时，及时记录聚焦电流值，记录完一组数据后，及时将励磁电流调到0，实验结束后及时关闭励磁电流开关，以免励磁线圈过热而烧坏。 3．示波管辉度调节适中，以免影响荧光屏的使用寿命。 五、思考题 1 、实验过程中有时会出现找不到光点（光斑）的情况，可能的原因 和解决的办法 1、实验过程中有时会出现找不到光点（光斑）的情况，分析可能的原因和解决的办法。 3、用什么方法能使电子束聚焦？电子束聚焦有什么应用？ 动画、脚本设计：赵改清 课 件 制 作：赵改清 深圳大学大学物理教学实验中心 2014.9